DE1292664B

DE1292664B - 1, 2, 3, 5, 6-Pentathiacycloheptan, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung

Info

Publication number: DE1292664B
Application number: DET32248A
Authority: DE
Inventors: Morita Katsura; Kobayashi Shigeru
Original assignee: Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1965-10-13
Filing date: 1966-10-12
Publication date: 1969-04-17
Also published as: GB1168436A; US3488362A; FR1502924A

Description

Das 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan entspricht der Formel

/S-Sv

Seine Herstellung erfolgt durch Umsetzung von Hydrogenpolysulfid oder dessen Salzen mit einer Methylenverbindung der allgemeinen Formel

/X

CH,

20

in der X und Y ein Chlor- oder Jodatom oder X und Y gemeinsam ein Sauerstoff darstellen.

Das auf diese Weise hergestellte 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan hat eine sehr hohe fungicide Wirksamkeit bei verhältnismäßig niedriger Konzentration. Bei einer sehr geringen Konzentration hat das 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan einen Geruch, der demjenigen des Shiitake-Pilzes ähnlich ist, aber nicht gleicht (Shiitake ist ein eßbarer japanischer Pilz: Lentinus ed odes [Berk] Sing). Als Trivialname wurde daher »Lenthionin« vorgeschlagen.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptans als Fungicid.

Das zur Herstellung von Lenthionin verwendete Hydrogenpolysulfid oder seine Salze haben die allgemeine Formel

M₂-S₁₁,

in der M' ein Wasserstoffatom, ein Alkali- oder Erdalkalimetall und 11· eine Zahl > 2 ist. Wenn 11· einen Bruch darstellt, besteht das Polysulfid oder sein Salz aus einem Gemisch von Verbindungen mit verschiedenen ganzen Zahlen für w. Als Alkalimetalle kommen beispielsweise Natrium und Kalium und als Erdalkalimetalle beispielsweise Calcium und Magnesium in Frage. Es können zwar beliebige Hydrogenpolysulh'de oder ihre Salze mit beliebigen Werten von u· verwendet werden, jedoch werden solche bevorzugt, bei denen ir einen Wert von 2 bis 3 hat.

Als Hydrogenpolysulfid oder dessen Salz wird zweckmäßig ein Reaktionsgemisch aus Schwefel und Metallsulfid ohne vorherige Trennung oder Reinigung verwendet. Dieses Reaklionsgemisch wird beispielsweise durch Auflösen von 1 bis 2 Molanleilen Schwefel in einer wäßrigen Lösung von 1 Molanteil Melallsiilfid (z. B. Nalriumsulfid, Kaliumsulfid, Magnesiumsulfid und Calciumsiilfid) durch- Erhitzen auf 60 bis KX) C hergestellt.

Als Methylenverbindungen eignen sich Formaldehyd, Dichlormelhan und Dijodmethan.

Die Reaktion wird im allgemeinen in einem wäßrigen Lösungsmittel (z. B. Wasser, Methanol, Äthanol, Äther und Essigsäure), einem nicht wäßrigen Lösungsmitlei (z. B. Benzol, Xylol, Toluol, Chloroform oder Dichlormelhan) oder deren Gemischen durchgeführt. Gewöhnlich wird bei Raumtemperatur (>s gearbeitet, jedoch kann gegebenenfalls während der Reaktion auch gekühlt oder erhitzt werden, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu steuern. Bei Verwendung von Formaldehyd verläuft die Reaktion glatt bei einem pH-Wert von etwa 2 bis 10. Die Reaktion kann gegebenenfalls in Gegenwart von anorganischen Salzen oder anorganischen oder organischen Säuren (z. B. Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Ameisensäure, Benzoesäure, Phenylessigsäure, Phthalsäure, Bernsteinsäure, Maleinsäure, Weinsäure, Sulfonsäuren, Aminosäuren, Carbonaten und sulfonsäuren! Harz) durchgeführt werden. Wenn dagegen Dichlor- oder Dijodmethan verwendet wird, ist es zweckmäßig, die Reaktion im alkalischen pH-Bereich durchzuführen.

Aus der Reaktionslösung wird das 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan nach an sich bekannten Reinigungsmethoden abgetrennt, z. B. durch Umkristallisation, Extraktion, Chromatographie, Destillation oder Sublimation. Diese Reinigungsmethoden können getrennt oder in Kombination oder wiederholt angewendet werden. Beispielsweise wird nach Abtrennung einer nicht polaren Lösungsmittelschicht, die das cyclische Polysulfid enthält, aus dem Reaktionsgemisch oder nach Extraktion des Reaktionsgemisches mit einem der nachstehend genannten nicht polaren Lösungsmittel die Schicht des nicht polaren Lösungsmittels mit Wasser gewaschen, getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt. Der hierbei erhaltene ölige Rückstand wird an Kieselsäure chromatographiert und mit η-Hexan entwickelt. Die das 1,2,5,6-PenlathiacycIoheptan enthaltenden Fraktionen werden aufgefangen, vereinigt und unter vermindertem Druck zur Trockne eingeengt, wobei das cyclische Polysulfid in Kristallform erhalten wird. Die wäßrige Schicht des Reaktionsgemisches und das abgedampfte nicht polare Lösungsmittel werden wiederholt verwendet.

Das auf diese Weise erhaltene 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan hat die Form von farblosen Prismen, die bei 60 bis 61 C schmelzen. Die maximale Absorption im Infrarotspektrum erscheint bei 1350, 1188, 822, 801 und 698 cm · (Kaliumbromid-Methode). Das 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan ist in organischen Lösungsmitteln (z. B. Kohlenwasserstoffen, halogenierten Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Äthern, Ketonen, organischen Säuren und organischen Basen), insbesondere in nicht polaren Lösungsmitteln (z. B. Benzol, Chloroform und Methylenchlorid), löslich, in Wasser dagegen schwer löslich. Bei Temperaturen über seinem Schmelzpunkt pflegt es zu sublimieren und sich allmählich zu zersetzen, jedoch ist es bei Raumtemperatur ziemlich stabil. l^^^o-Pentathiacycloheptan ist als Lösung bei pH-Werten über etwa 5,5 instabil. Sein kernmagnetisches Rcsonanzspektrum (NMR) zeigt nur eine einzelne Spitze bei Λ = 4,33 ppm (Singletl; der Λ-Wert tritt bei Tetra methylsilan als Standard auf). Dies läßt die Anwesenheit einer Methylengruppe zwischen zwei Schwefelatomen (d. h. einer Gruppe — S — CHo — S —) erkennen.

Die Elementaranalyse hat folgende Ergebnisse:

C2H.1S9:

Berechnet ... C 12,75, H 2,14, S 85,11»/,,; gefunden ... C 12,89, H 2,22, S85J3⁰/₍₎.

Das Ergebnis der Elementaranalyse stimmt gut überein mit dem Molekulargewicht, das mit Hilfe der osmolischen Methode ermittelt wird, bei der sich ein Weil von 188 ergibt, und auch mit der

Bruttozusammensetzung C₂RjS₅, die sich aus dem Massenspektrum mit hoher Auflösung ergibt (gefunden: 187.8890, berechnet für C₂HiS₅: 187.8917). Die Daten für 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan aus dem üblichen Massenspektrum sind in Tabelle 1 genannt, in der außer der Molekülspitze bei der Masse 188 die Isotopenspitze bei m/l 190 erscheint, die eine relative Intensität von etwa einem Viertel der Größe der Hauptspitze hat. Die Isotopenspitze im Verhältnis zur Hauptspitze muß im vorliegenden Fall die Zahl der Schwefelatome im Fragment widerspiegeln, und die beobachteten Verhältnisse stimmen mit den theoretischen Werten gut überein.

Tabelle 1

M assenspektraldaten
des 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptans

Tabelle 2

Mikroorganismus

Piricularia oryzae

Glomerella cingulata

Trichophyton mentagrophytes

Candida albicans

Cryptococcus neofermans
Trichophyton rubrum

Mycobacterium Tuberculosis
var hominis*)

*) Kircher-Kulturmedium.

Hemmende Mindestkonzentration

12,5
12,5
3,12
6,25
6,25
3,12

5,0

me	Fragmente	Relative Intensitäten 0 U	Isotopenh prozentua gefunden	jufigkcit, er Anteil berechnet Pm*
188	(CH₂)OS₅	31	22,3	22,0
174	(CH₂)S₅	2	22,5	22,0
156	(CH₂JoS₄	50	18,0	17,6
142	(CH₂)S₁	71	17,9	17,6
124	(CH₂JaS₈	41	14,1	13,2
110	(CH₂)S₃	33	13,8	13,2
96	S₃	6	13,8	13,2
78	(CHo)S₂	100	9,2	8,8
64	S₂	34	10,0	8,8
46	(CH₂)S	63	5,4	4,4
45	CH = S	99	—	—

Annäherung erster Ordnung nach der Gleichung

100-S₃₃-S₃₊-S₃₆

= W

W = Zahl der Schwefelatome im Fragment.

1,2.3,5,6-Pentathiacycloheptan hat eine sehr geringe Toxizität gegen Warmblüter. Beispielsweise beträgt seine mittlere letale Dosis (LD₅₍>) etwa 500 bis 1000 mg/kg Körpergewicht, ermittelt an Mäusen bei oraler Verabreichung.

1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan hat eine sehr hohe fungicide Wirksamkeit bei niedrigen Konzentrationen. Es eignet sich daher als landwirtschaftliches Fungicid zur Vernichtung von Mikroorganismen. Die hemmende Mindestkonzentration (;-/ml) von 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan bei verschiedenen Mikroorganismen, ermittelt nach der Agar-Verdünnungsmethode, ist in Tabelle 2 genannt.

Tabelle 2	Hemmende Mindestkonzentration j··ml
Mikroorganismus	50
Bacillus subtilis	50
Proteus vulgalis

1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan kann zwar allein als fungicides Mittel verwendet werden, jedoch wird es vorzugsweise zusammen mit einem Träger- oder Hilfsstoff in Form von Lösungen, emulgierbaren Flüssigkeiten, Stäubemitteln, benetzbaren Pulvern, Aerosolen oder Granulat gebraucht. Ein derartiges fungicides Präparat enthält gewöhnlich etwa 1 bis 95 Gewichtsteile 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan als fungiciden Wirkstoff und etwa 5 bis 99 Gewichtsteile üblicher Trägerstoffe oder Streckmittel. Die übliche Anwendungskonzentration von Lenthionin liegt im Bereich von 5 bis 500 ppm. In den folgenden Beispielen sind sämtliche Temperaturen unkorrigiert. Die Mengenangaben beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1

In einer Lösung von 30 g Natriumsulfid in 100 ml destilliertem Wasser wurden 6 g Schwefel durch Erhitzen auf dem Wasserbad gelöst. Zur Lösung wurden 20 g einer 37%igen wäßrigen Formaldehydlösung und 100 ml Chloroform gegeben. Dem Gemisch wurde Essigsäure unter Rühren allmählich zugetropft, bis die rotorange Farbe der Lösung ausgeprägt war. Nach beendeter Reaktion wurde die Chloroformschicht abgetrennt, mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt, wobei 4,5 g eines blaßgelben öligen Rückstandes erhalten wurden, der durch Extraktion mit Chloroform gereinigt wurde. Der unlösliche Schwefelanteil wurde abfiltriert und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgedampft, wobei 1,5 g eines farblosen öligen Rückstandes erhalten wurden. Diese ölige Substanz wurde an einer Kieselsäuregelsäule chromatographiert und mit η-Hexan entwickelt. Die das 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan enthaltenden Fraktionen wurden aufgefangen, vereinigt und unter vermindertem Druck eingeengt, wobei 0,3 g farblose Kristalle vom Schmelzpunkt 54 bis 56 C erhalten wurden.

Beispiel 2

In einer Lösung von 24 g Natriumsulfid (Na₂S-9H₂O) in 20 ml Wasser wurden 4,8 g Schwefel gelöst, während einige Zeit auf dem Wasserbad erhitzt wurde. Die erhaltene Lösung wurde allmählich unter Rühren zu einer Lösung von 14 g Dijod-

-!_ 65 methan in 40 ml Äthanol gegeben. Anschließend

wurde das Gemisch 4 Stunden gerührt, um die Reaktion zur Vollendung zu bringen. Das erhaltene Gemisch wurde in 200 ml Wasser gegossen. Die

4^22
95

Lösung wurde mit Chloroform extrahiert und der Extrakt unter vermindertem Druck eingeengt, wobei 1 g einer farblosen öligen Substanz erhalten wurde, die durch Säulenchromatographie an Kieselsäuregel behandelt und dann mit η-Hexan entwickelt wurde. Die das 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan enthaltenden Fraktionen wurden aufgefangen und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck abgedampft, wobei 0,3 g farblose Prismen vom Schmelzpunkt 60 bis 61 C erhalten wurden.

Beispiel 3

Zu einer Lösung von 300 g Natriumsulfid in 1000 ml destilliertem Wasser wurden 60 g Schwefel gegeben. Das Gemisch wurde zur vollständigen Auflösung des Schwefels auf dem Wasserbad erhitzt. Die Lösung wurde durch Einleiten von Schwefelwasserstoff unter Kühlung mit Eis auf pH 8 eingestellt. Das erhaltene wäßrige Natriumpolysulfid (pH = 8) wurde zu 1000 ml Dichlormethan gegeben. Das Gemisch wurde 7 Stunden bei Raumtemperatur kräftig gerührt.

Dje Dichlormethanschicht wurde abgetrennt, mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde von der Dichlormethanschicht unter vermindertem Druck abgedampft, wobei 33 g einer gelben öligen Substanz erhalten wurden, die in einem Kühlschrank stehengelassen wurde, wobei sich Kristalle abschieden. Die abfiltrierten Kristalle wurden aus einem Dioxan-Chloroform-Gemisch umkristallisiert, wobei 10 g reines 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptan vom Schmelzpunkt 61 C erhalten wurden.

Beispiel 4

Zu einer Lösung von 90 g Natriumsulfid in 150 ml destilliertem Wasser wurden 18 g Schwefel gegeben. Das Gemisch wurde zur vollständigen Auflösung des Schwefels auf dem Wasserbad erhitzt. Nach dem Abkühlen wurden zur erhaltenen Lösung 20 g Ammoniumchlorid und dann 150 ml Dichlormethan gegeben. Das Gemisch wurde 7 Stunden bei Raumtemperatur kräftig gerührt. Die Dichlormethanschicht wurde abgetrennt, mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde von der so behandelten Dichlormethanschicht unter vermindertem Druck abgedampft, wobei 2.5 g einer gelben öligen Substanz erhalten wurden. Diese Substanz wurde durch Säulenchromatographie an Kieselsäuregel behandelt und mit η-Hexan entwickelt. Dabei wurden 0.3 g reines 1,2.3.5.6-Pentathiacycloheptan vom Schmelzpunkt 61 C erhalten.

Beispiel 5

Die überlegene Wirkung der erfindungsgemäßen Verbindung gegenüber den bekannten Fungiciden Pentachlornitrobenzol und Zinkdimethyldithiocarbamat geht aus dem folgenden Vergleich hervor:

Die fungicide Aktivität des 1,2,3,5,6-Pentalhiacycloheptans wurde in einem Prüfröhrchenversuch gegenüber Piricularia oryzae und Glomerella cingulata ermittelt. Als Vergleichsfungicide wurden Pentachlornitrobenzol (PCNB) und Zinkdimethyldithiocarbamat (Ziram) verwendet. Die überlegene inhibierende Wirkung des 1,2,3,5,6-Pentathiacycloheptans geht aus der folgenden Tabelle hervor:

	Hemmende Mindestkonzentration	(JV	ml)	Schwefel
Mikroorganismus		PCNB**)	Ziram***)	100
	Lenthio- nin*)	12.5	6,25
Piricularia oryzae	12,5			100
Trichophyton		100	25
mentagrophytes	3,12			100
Glomerella		100	—
cingulata	12.5

35

40 *) Siehe Tabelle I der Beschreibung.
**) Pentachlornitrobenzol.
***) Zinkdimelhvldilhiocarbamat.

Daß eine cyclische Schwefelverbindung wie das 1.2,3.5,6-Pentathiacycloheptan eine derart starke fungicide Aktivität aufweist, ist als überraschend anzusehen.

Claims

Patentansprüche:

1. 1.2,3.5.o-Pentathiacycloheptan.

2. Verfahren zur Herstellung von 1,2.3.5,6-Pentathiacycloheptan, dadurch gekennzeichnet, daß man Hydrogenpolysulfid oder seine Salze mit einer Methylenverbindung der allgemeinen Formel

CH,

in der X und Y ein Chlor- oder Jodatom oder gemeinsam ein Sauerstoff bedeuten, umsetzt.

3. Verwendung von 1.2,3.5.6-Pentathiacycloheptan als Fungicid in einer Konzentration > 30 ppm.